KR101059235B1 - 엘이디 전구용 광확산 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED(12)를 탑재한 전구의 광확산을 위하여 입사면(24)과 출사면(26)을 지니는 렌즈(20)에 있어서: 상기 입사면(24)에 굴곡면을 지닌 내부확산부(30)를 형성하고, 상기 출사면(26)에 굴곡면을 지닌 외부확산부(40)를 형성하며, 상기 내부확산부(30) 또는 외부확산부(40)의 굴곡면 중 적어도 하나는 비대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 비교적 간단한 구조를 기반으로 하면서 주변의 환경에 따라 조사영역을 용이하게 변화시켜 설치할 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디 전구용 광확산 렌즈{Light diffusing lens for LED lamp}

본 발명은 엘이디 전구용 광확산 렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비교적 간단한 구조를 기반으로 하면서 주변의 환경에 따라 조사영역을 용이하게 변화시켜 설치할 수 있는 엘이디 전구용 광확산 렌즈에 관한 것이다.

시장자료에 따르면 2010 세계 LED시장 규모는 총 100억 달러를 돌파할 것으로 전망되며, 주로 LED TV 등 대형 디스플레이와 조명을 중심으로 규모가 확대될 것으로 예상된다. 특히 도로나 공원 등에 주로 설치되는 가로등 조명장치(street lighting arrangement)는 눈부심이 발생하지 않도록 빛을 최대한 균일하게 확산된 상태로 조사해야 한다. 이와 관련되는 선행특허로서 한국 등록특허공보 제0890270호의 "확산렌즈가 구비된 가로등용 조명장치", 한국 등록특허공보 제0961676호의 "배광을 원하는 대로 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 렌즈" 등이 있다.

한국 등록특허공보 제0890270호는 내측에 발광수단(13)이 삽입된 복수의 확산렌즈(10)가 전면으로 돌출된 반사판(30)과, 상기 발광수단(13)을 전기적으로 연결하는 회로기판(20)과, 상기 회로기판(20)의 하측에 밀착되는 방열실리콘(40)과, 상기 방열실리콘(40)의 열을 배출하는 방열판(50)을 포함하되, 상기 확산렌즈(10)는 전후방향으로 긴 배광곡선이 나타나도록 한 쌍의 봉우리 형상으로 형성되고, 상측에 내열성 투명 폴리모로 이루어진 렌즈부(12)가 구비되며, 하측에는 회로기판(20)에 고정하기 위한 한 쌍의 고정부(11)가 형성되는 구성을 개시한다.

한국 등록특허공보 제0961676호는 표면의 일면은 평면부(4)이고, 타면은 반구형의 돔형으로 볼록하게 돌출된 볼록부(3)와; 상기 평면부의 내측으로는 반구형상으로 형성된 요홈부(2)와; 상기 요홈부(2)의 바닥면에는 내측으로 길이방향을 따라 양측으로 경사면(19)을 형성하고, 상기 경사면(19)이 교차하는 지점을 따라 직선부(6)를 형성한 브이 컷팅부(8)와; 상기 볼록부(3)의 가장자리 부분은 걸림턱(5)이 형성된 렌즈(1)에 있어서, 상기 렌즈(1)의 브이 커팅부(8)는 브이 커팅된 경사면(19)의 경사각도를 달리하여 좌ㆍ우로 조사되는 빛의 굴절각도를 조절할 수 있는 구성을 개시한다.

전자는 다수의 발광수단과 확산렌즈를 사용해야 하므로 구조가 복잡화되는 단점이 있고, 후자는 배광범위가 넓어 일반적인 도로의 조명에 한정되므로 주변환경에 따른 유연한 변화에 한계성이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 비교적 간단한 구조를 기반으로 하면서 주변의 환경에 따라 조사영역을 용이하게 변화시켜 설치할 수 있는 엘이디 전구용 광확산 렌즈를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LED를 탑재한 전구의 광확산을 위하여 입사면과 출사면을 지니는 렌즈에 있어서: 상기 입사면에 굴곡면을 지닌 내부확산부를 형성하고, 상기 출사면에 굴곡면을 지닌 외부확산부를 형성하며, 상기 내부확산부 또는 외부확산부의 굴곡면 중 적어도 하나는 비대칭으로 배치되고, 상기 내부확산부는 한 쌍의 곡면홈 또는 한 쌍의 각형홈 또는 그 조합을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또, 본 발명에 따르면 상기 내부확산부는 광투과성 수지제로 충진되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 외부확산부는 렌즈의 중심을 기준으로 방사상으로 연결되는 홀수개의 볼록구면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 변형예에 따르면 상기 내부확산부 또는 외부확산부는 주름홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명의 엘이디 전구용 광확산 렌즈에 의하면, 비교적 간단한 구조를 기반으로 하면서 주변의 환경에 따라 조사영역을 용이하게 변화시켜 설치할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광확산 렌즈를 3면도로 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 광확산 렌즈를 저면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 광확산 렌즈를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 광확산 렌즈를 나타내는 단면도
도 5는 본 발명에 따른 광확산 렌즈의 사용상태를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 LED(12)를 탑재한 전구의 광확산을 위하여 입사면(24)과 출사면(26)을 지니는 렌즈(20)에 관련된다. LED(12)는 방열을 위한 히트싱크와 함께 전원공급 기판을 지닌 조명유니트(10) 상에 탑재된다. 조명유니트(10)가 렌즈(20)의 후면(설치시 상면)에서 입사면(24)에 대향하도록 장착되면, LED(12)의 가시광이 입사면(24)에서 출사면(26)을 거쳐 외부로 조사된다.

본 발명에 따르면 상기 입사면(24)에 굴곡면을 지닌 내부확산부(30)를 형성하고, 상기 출사면(26)에 굴곡면을 지닌 외부확산부(40)를 형성한다. 저전력으로 높은 휘도를 발휘하는 LED(12) 광원을 조명으로 활용함에 있어서 눈부심 방지가 필수적이며, 이를 위해 렌즈(20)의 내외면에 각각 내부확산부(30)를 지닌 입사면(24)과 외부확산부(40)를 지닌 출사면(26)을 형성한다. 내부확산부(30)와 외부확산부(40)는 공히 복수의 굴곡면으로 형성되어 조명강도와 조명거리에 변화를 줄 수 있다. 입사면(24)에서 연장되는 부분에 조명유니트(10)를 지지하도록 기저면(22)을 형성할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 내부확산부(30) 또는 외부확산부(40)의 굴곡면 중 적어도 하나는 비대칭으로 배치된다. 이는 내부확산부(30)의 굴곡면을 비대칭으로 형성하거나, 외부확산부(40)의 굴곡면을 비대칭으로 형성하거나, 내부확산부(30)와 외부확산부(40)의 굴곡면을 모두 비대칭으로 형성함을 의미한다. 이에 따라 LED(12)의 직하방에서 주변 영역으로 이격되어 분산되는 패턴으로 배광분포를 이루도록 한다.

이때, 상기 내부확산부(30)는 한 쌍의 곡면홈(32)(34) 또는 한 쌍의 각형홈(36)(38) 또는 그 조합을 포함하여 이루어진다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 기본예로서 입사면(24)에 한 쌍의 곡면홈(32)(34)이 형성되고, 도 3은 본 발명의 변형예로서 입사면(24)에 한 쌍의 각형홈(36)(38)이 형성된다. 도시에는 생략되나, 일측의 곡면홈(32)(34)과 타측의 각형홈(36)(38)을 조합하는 구성도 가능하다.

도 1 및 도 2에서, 일측의 제1곡면홈(32)과 타측의 제2곡면홈(34)은 평면에서 볼 때 타원 또는 장공의 윤곽선을 보이지만 그 내부는 위치에 따른 곡률반경의 변화가 적은 완만한 곡면으로 이루어진다. 본 발명의 목적상 제1곡면홈(32)과 제2곡면홈(34)은 크기가 다른 것이 좋으나 동일하여도 무방하다.

도 3에서, 일측의 제1각형홈(36)과 타측의 제2각형홈(38)은 평면에서 볼 때 직사각형의 윤곽선을 보이지만 그 내부는 다수의 평면이 각형으로 접하도록 이루어진다. 각형 평면의 수는 다양한 선택이 가능하지만 3각~6각의 범위에서 선택하는 것이 좋다. 본 발명의 목적상 제1각형홈(36)과 제2각형홈(38)도 크기가 다른 것이 좋으나 동일하여도 무방하다.

한편, 본 발명의 상기 내부확산부(30)는 광투과성 수지제로 충진되는 구성도 가능하다. 광투과성 수지제는 투명한 것을 사용하지만 조명의 용도에 따라 색상을 부여할 수도 있다. 이는 조명유니트(10)와 LED(12)를 긴밀한 상태로 고정하고, LED(12)에 의한 광의 산란을 유도하며, 외부의 습기 및 오염물질의 침투를 막아 수명단축을 방지하는 역할도 기대된다.

본 발명에 따르면 상기 외부확산부(40)는 렌즈(20)의 중심을 기준으로 방사상으로 연결되는 홀수개의 볼록구면(41)(43)(45)을 포함하여 이루어진다. 도 2에는 제1볼록구면(41), 제2볼록구면(43), 제3볼록구면(45)이 출사면(26) 상에 배치되는 구성을 예시한다. 좀 더 구체적으로 제1곡면홈(32)의 하방향으로 제1볼록구면(41)이 대응되고, 제2곡면홈(34)의 하방향으로 제2볼록구면(43)과 제3볼록구면(45)이 동시에 대응한다. 각각의 볼록구면(41)(43)(45)은 외곽선 직경이 동일하지만 다르게 설정할 수도 있다. 볼록구면은 3개 이상, 예를 들어 5개, 7개, 9개 등의 홀수개의 범위에서 선택하여 형성할 수도 있다.

한편, 상기 내부확산부(30) 또는 외부확산부(40)는 주름홈(53)(54)을 더 구비하는 구성도 가능하다. 내부확산부(30)에 주름홈(53)을 형성하거나, 외부확산부(40)에 주름홈(54)을 형성하거나, 내부확산부(30)와 외부확산부(40)에 공히 주름홈(53)(54)을 형성할 수 있다. 실외에 사용하는 경우 주름홈(53)(54)은 이물질 피착을 방지하고 유지관리의 편리상 가급적 피치를 크게 하는 것이 좋다.

도 5에서, 차도(16)와 보도(17)가 구비된 도로에 가로등(15)에 LED(12)와 렌즈(20)가 설치된 예를 나타낸다. 본 발명의 렌즈(20)에 의하면 "A"로 표시한 것처럼 차도(16) 부분에 휘도가 편중되거나 "B"로 표시한 것처럼 보도(17) 부분에 휘도가 편중되도록 조절할 수 있다. 부연 설명하면, 가로등(15)을 설치한 후에 담장이나 축대가 신설된 경우 가로등(15)을 교체하지 않더라도 렌즈(20)의 방향만 전환시켜 고정하면 원하는 조도보정이 용이하다. 또한, 아파트 단지내 도로나 주택가 이면도로에서 차도(16)와 보도(17)의 조도 분담에 변화를 줄 필요가 있을 경우 가로등(15)에서 렌즈(20)의 결합방향만 조절하는 것으로 설치와 유지가 간편하다.

본 발명은 LED(12)와 렌즈(20)를 가로등(15)의 용도에 적용하는 것을 도시하고 설명하였으나, 이외에 주거용 건물, 상가, 공장, 무대, 전시관, 사진관 등으로 광범위한 적용이 기대된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 조명유니트 12: LED
15: 가로등 20: 렌즈
22: 기저면 24: 입사면
26: 출사면 30: 내부확산부
32, 34: 곡면홈 36, 38: 각형홈
40: 외부확산부 41, 43, 45: 볼록구면
53, 54: 주름홈

Claims (5)

1. LED(12)를 탑재한 전구의 광확산을 위하여 입사면(24)과 출사면(26)을 지니는 렌즈(20)에 있어서:
   상기 입사면(24)에 굴곡면을 지닌 내부확산부(30)를 형성하고,
   상기 출사면(26)에 굴곡면을 지닌 외부확산부(40)를 형성하며,
   상기 내부확산부(30) 또는 외부확산부(40)의 굴곡면 중 적어도 하나는 비대칭으로 배치되고,
   상기 내부확산부(30)는 한 쌍의 곡면홈(32)(34) 또는 한 쌍의 각형홈(36)(38) 또는 그 조합을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구용 광확산 렌즈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 내부확산부(30)는 광투과성 수지제로 충진되는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구용 광확산 렌즈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 외부확산부(40)는 렌즈(20)의 중심을 기준으로 방사상으로 연결되는 홀수개의 볼록구면(41)(43)(45)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구용 광확산 렌즈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 내부확산부(30) 또는 외부확산부(40)는 주름홈(53)(54)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전구용 광확산 렌즈.

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